KR19980063581A

KR19980063581A - 우중충한, 고성능의, 내구력 있는 저ｅ 유리 피복체계와, 그로제조한 절연유리 유닛, 및 그의 제조방법

Info

Publication number: KR19980063581A
Application number: KR1019970059897A
Authority: KR
Inventors: 하티그 클라우스더블류; 필립제이.링글; 스티븐엘.라슨
Original assignee: 존제이.가스파로빅; 가디언인더스트리즈코퍼레이션.
Priority date: 1995-11-02
Filing date: 1997-11-14
Publication date: 1998-10-07
Also published as: KR970026964A; RU2124483C1; US6014872A; ATE170832T1; NO964636D0; AU703358B2; JP2880136B2; PL181209B1; CA2195132A1; JPH09132435A; SV1996000082A; HUP9603025A2; CZ322196A3; AR004962A1; DE69600616T2; EP0771766B1; EP0771766A1; NO964636L; AU7054296A; DE69600616D1

Abstract

TiO₂의 언더코트에 의해서나 Si₃N₄층들에 스테인레스 강의 이용에 의해 또는 양자에 의해 개선되는, 기본적인 Si₃N₄/NiCr/Ag/NiCr/Si₃N₄형식의, 자동차 및 건축의 목적을 위한 저E 스퍼터피복의 유리 체계이다. 적당한 두께들의 선택으로 층 코팅들은 열처리가능해질 수도 있다. I.G. 유닛들은 그에 코팅들이 사용될 수도 있는 편의 산물이다.

Description

우중충한, 고성능의, 내구력있는 저Ｅ 유리 피복체계와, 그로 제조한 절연유리 유닛, 및 그의 제조방법

발명의 분야

본 발명은, 매우 낮은 방사율 값을 나타내며 색이 사실상 우중충한, 유리 기판들에 대한 피복 체계들에 관한 것이다. 더 상세하게는, 본 발명은 이들 피복 체계가 마련돼 있는 절연유리 유닛(예를 들어, 도어와 윈도) 따위의 유리물품들과, 그들을 제조하는 방법에 관한 것이다.

관련 출원

본 출원은, 1995. 11. 2. 출원의 동시계속출원 SN 08/552,366의 일부계속 출원이다.

발명의 배경

건축의 윈도나 도어와 같은, 많은 형식의 유리물품에 있어 태양관리 특성을 달성하기 위한 스퍼터피복의 유리 층 체계의 중요성은 근래 산업에 있어 잘 확립돼 있다. 게다가, 그러한 층 체계를 절연유리 유닛(기술분야에는 IG 유닛으로 알려짐)에 이용하는 중요성도 마찬가지로 잘 확립돼 있다. 이 후자의 이용의 예들로는 사이에 절연 체임버를 형성하게 그들의 가장자리를 밀봉한 유리의, 적어도 둘의 구획으로 된 다구획의 윈도와 도어가 있다. 가장자리를 밀봉한 후, 그러한 체임버들은 다음 그 안의 공기를 아르곤 따위의 다른 가스로 대체함에 의하여 일반적으로 상업적으로 만들어진다. 그러나, 주로 개발중인 어떤 현대의(또는 특정한 구식의, 더 비용이 드는) 기술에 있어서는 유리 시트들을 어떤 온도에 가열하여 유리 가장자리들을 함께 융합하면서도 진공 체입버를 채용한다.

IG 유닛들을 포함하는 태양관리 유리들의 시장에 있어서의 받아들임에 대한 중요성은, 채용되는 스퍼터피복의 층 체계에 직접으로 관련되는 하기의 특성들이다:

1) 받아들일 수 있는 수준의 적외선 방사 반사율과 결부시켜 생각되는 바람직한 양의 가시 투과율;

2) 거울같지 않은 현상(즉, 아래에 정의한 바와 같은 저 가시 반사율);

3) 유리 측에서 보았을 경우 사실상 우중충한 가시 반사의 색(즉, 무색으로부터 약간의 청색까지의 범위 내에 드는 색);

4) 가끔 화학적 내구도(이 용어는 아래에 정의된다)라 칭하는, 풍화작용 또는 타의 약품침식성에 대한 저항; 및

5) 취급중의, 특히 적어도 그의 하나가 전술의 층 체계로 미리 스퍼터피복된, 둘 이상의 유리 시트로의 IG 윈도나 도어를 산출하는 데 필요한 각종 단계들 중의 내마모성(가끔 기계적 내구도라 칭함, 이 용어 역시 아래에 정의됨).

이들 물리적 특성에 더하여, 사용되는 코팅 체계는 산출함에 경제적이어야 한다. 경제적이지 못하면, IG 유닛에 있어서 따위의, 최종산물은 수요를 억제할 정도로 비싸지게 된다.

이들 바람직한 특성은 그들을 달성하려고 시도하는 경우 자주 일치하지 않는 다는 것과, 또 따라서, 타협점이 가끔 필요해진다는 것이 기술분야에 잘 알려져 있다. 예를 들어, 투과율이나 IR(적외선) 반사의 받아들일 수 있는 수준의 달성은 (화학적이거나 물리적인, 또는 양자의) 내구성을 희생하게 될 수도 있다. 타의 타협점에 있어서는, 바람직하지 않은 색과 거울같은 창(또는 도어)을 피할 수 없게 된다. 더 이상의 타협점에 있어서는, 생산비용이 중대한 요인으로 된다. 그러한 문제들은, 이들 특성간의 보다 양호한 평형을 성취할 수 있는 새로운 스퍼터피복의 층 체계에 대한 필요를 기술분야에 만들어 내고있다.

미국특허 제 5,344,718 호에는 받아들일 수 있게 낮은 값의 방사율(E)을 성취하는 여러가지 우수한 스퍼터피복의 층 체계가 개시돼 있으며, 또한 일군의 저E 체계(즉, 일군의 고 IR 반사율 코팅)로 적당히 분류돼 있다. 게다가, 군으로서의 그런 코팅 체계는, 열분해 코팅의 것들에 근접하거나 또는 같아서 완전히 받아들일 수 있는 내구성 특질을 일반적으로 나타낸다. 또한, 이틀 코팅은, 특히 그들의 우선 실시양태에서 고 가시 투과율을 나타낸다. 동시에 그들은, 어느정도 녹색계의 청색의 범위의, 하지만 달성한 가시 반사율의 수준에 의하여 합리적으로 변장되는 걸맞게 우중충한 색을 나타내어서, 대체로 우중충하게 보이게 된다. 게다가, 이들 가시 반사율 특성은 20% 이하이며 따라서, 예를 들어, 윈도나 도어로서 사용된 때 내측이나 외측에서 보았을 경우 불필요한 거울같은 현상도 또한 피한다.

미국특허 제 5,344,718 호에 기재된 층 체계의 족은 Si₃N₄와 니켈 또는 니크롬의 각종 층들을 사용하고 IR 반사 금속의 은의 일 이상의 층을 그들 사이에 선택된 순서로 삽입하게 되어, 바람직한 한도의 특성을 성취하게 된다. 이 발명의 전 설명은, 그의 배경부분을 포함하여 여기에 참고로 편입돼 있다.

일반적으로 말하여 이 선행특허('718)는 5층 이상으로 이루어지는 체계를 이용함에 의하여 그의 유례없는 결과를 달성하며, 그 체계는 유리로부터 외향으로,

a) Si₃N₄의 언더코트 층;

b) 니켈 또는 니크롬의 층;

c) 은의 층;

d) 니켈 또는 니크롬의 층; 및

e) Si₃N₄의 오버코트 층,

으로 이루어져 있다.

이들 다섯의 층을 그 체계가 본래 함유하는 경우, 하기의 두께가 일반적으로 채용된다:

층 범 위 (대략)

a (Si₃N₄) 400Å - 425Å

b (Ni 또는 Ni:Cr) 7Å 이하

c (Ag) 95Å - 105Å

d (Ni 또는 Ni:Cr) 7Å 이하

e (Si₃N₄) 525Å - 575Å.

이 선행특허('718)에 있어서는, 둘의 은층을 사용하는 따위, 5층 이상을 이용하는 경우, 그 체계는 유리로부터 외향으로 하기의 층들:

유리 / Si₃N₄/ Ni:Cr / Ag / Ni:Cr / Ag / Ni:Cr / Si₃N₄

를 포함하며, 은의 총두께는 같은 두께(예를 들어, 95Å - 105Å)를 여전히 유지하여서, 은 자신의 각 층은, 그 총두께가 되도록 단지 약 50Å 뿐이다.

이 선행의 '718 특허에 기재된 바와 같은 체계들은 그 당시 존재하는 선행 기술, 특히 그 특허의 배경 부분에 기재된 것들 이상의 심대한 개선을 성립시키나; 그럼에도 불구하고, 방사율의 특성에 있어서는 개량의 여지가 남아 있었다. 예를 들어, '718 특허의 체계들에 있어서는, 정상 방사율(E_n)이 일반적으로 0.12 미만이거나 같았고, 반구 방사율(E_h)이 일반적으로 약 0.16 미만이었다. 그러나, 실제로는, 현실적으로나 상업적으로 달성가능한 하한은 일반적으로, E_n가 약 0.09이고 E_h가 약 0.12 였다. 이 점에서, 성취가능 시트 저항(R_s)은 일반적으로 약 9-10 옴/_sq이었다.

양호한 IR 반사율(즉, 감소의 E값들)의 성취를 저지하는 것은, 만약 은의 두께가 증대된다면 다음의 넷의 유해한 결과들 중의 적어도 하나 이상에서, 보다 높은 IR 반사율(그리고 따라서 보다 낮은 E값들)을 달성하게 된다는 일반적 생각의 믿음이었다: (1) 내구성의 손실을 초래할 것이다; (2) 궁극의 산물이 너무 높게 반사하며, 따라서 거울같이 될 것이다; (3) 색은 수용불가능하게 높은 자주빛 또는 레드/블루 현상이 될 것이다; 및/또는 (4) 가시 투과율이 수용불가능하게 낮아질 것이다.

기계적 및 화학적 내구성의 양자는, 일반적으로 단일체의 시트로서 이용되거나 또는 예를 들어, IG 유닛으로 이용되는 때의 건축 유리를 달성하는 데 중요한 요소이다. 상기의 설명과 같이, IG 유닛들의 취급, 조립 및 밀봉은 기계적 내구성을 중히 여기는 한편, 사이에 절연 체임버를 만들게 창유리를 가장자리 밀봉할 필요는, 일차적으로 코팅을 불가피하게 접촉하는 밀봉재의 성질로 인하여, 화학적 내구성의 필요를 만들어낸다. 미적으로 거울같고 자주색인 양자의 품질은, 이들 특성을 나타내는 어떤 산물이나의 시장성을 배제할 수도 있다. 가시 투과율의 손실은 바람직하지 않으면서도 단일체의 시트에서 조차 참말로 바람직하지 않아지지는 않고, 약 70% 아래로 떨어지며 IG 유닛에서는 약 63% 아래로 떨어진다. 그러나, 특히 낮은 음영계수(즉, 약 0.6 미만)가 요구되는 어떤 용도에 있어서는, 비록 방사율이 합리적으로 낮다고 해도, 투과율은 실제로 너무 높을 수도 있다. 일반적으로 말하여, 음영 품질이 바람직한(즉, 공기조절 비용을 낮추려는) 곳은, 단일체의 가시 투과율은 75% 이하, 바람직하게는 73% 이하로 유지되어야 하는 한편, 전형적 IG 유닛에 있어서의 가시 투과율은 약 65% 내지 68%가 되어야 한다.

상기 확신의 일부분의 확증으로서, 카디널 IG 사 판매의 카디널 171로 알려져 있는, IG 유닛 형태의 그의 추정의 영리적 대응물과 아울러 미국특허 제 5,302,449 호에 기재된 다소 복합한 층 체계 있다. 이 특허에 가르친 바와 같은 층 체계는, 내마모성을 성취하기 위하여 아연, 주석, 인듐, 비스무트의 산화물, 또는 주석산아연을 포함하는 그들의 합금의 산화물들의 오버코트를 채용함은 물론, 일정한 태양관리 품질을 성취하기 위하여, 층 적층의 두께들과 재료의 형식들을 다양하게 한다. 게다가, 이 체계는 그의 궁극의 결과를 성취하기 위하여 금, 은 또는 동의 일 이상의 층을 채용한다. 둘의 은층을 이용하는 경우, 첫째는 두께가 100Å - 150Å 사이, 바람직하게 약 125Å이며 그 위에 기초한 둘째는 125Å - 175Å의 사이가 되게 한다고 한다. 하나의 은층 만을 채용하는 때는 그의 두께를 약 100Å -175Å, 그리고 되도록이면 140Å이 되게 한다고 가르치고 있다. 이 특허는, 적층 배열에 있어서의 요소(들)로서 니켈 또는 니크롬의 사용이나 질화규소의 사용을, 어디에서고 설명하지 않고 있다.

실제의 상업적 실행에 있어서는, 상기의 카디널 IG 유닛이, 받아들일 수 있는 색 특성과 상대적으로 양호한 거울같지 않은 가시 투과율을 포함하는, 아주 받아들일 수 있는 태양관리 특성을 성취하는 것으로 발견되었다(비교를 위하여 한 예를 이하에 기재한다). 그러나, 달리 매우 수용가능한 이 체계는 화학적 내구성이 부족한 것이 발견되어, 여기에 정의한 바와 같이, 화학적 내구성이 부족해, 규정된 비등 시험을 실망시킨다고 말할 수 있다. 이에 대한 정확한 원인은 알려져 있지 않지만, 단순한 결론은, 선행기술을 나타낸 바와 같이, 다른 것들의 바람직한 수준을 성취하기 위하여, 적어도 하나의 바람직한 특성을 희생시켜야 하였다는 것이다. 게다가, 적층과 사용된 요소의 성질 때문에, 바람직한 결과를 성취하는 데 필요한 층들의 수와 두께로 인하여, 생산하는 데는 대개 비용이 많이 든다.

전술한 '718 특허의 배경 부분에는, 수퍼 E III 으로 상업상 알려지게 된, 에어코(Airco) 사의 산물인 선행기술 건축유리 층 체계를 더 기술하고 있다. 이 체계는 유리로부터 외향으로:

Si₃N₄/ Ni:Cr / Ag / Ni:Cr / Si₃N₄

의 층 적층으로 이루어져 있다. 이 수퍼 E III 체계에 있서서는 Ni:Cr 합금이 각각 80/20 중량의 NiCr(즉 니크롬)이고, 둘의 니크롬 층은 7Å 두께인 것으로 기록돼 있고, Ag 층은 (은이 약 100Å 두께이어도 좋다고 기술돼 있는 것을 제외하고는) 단지 약 70Å 두께인 것으로 상세히 기재돼 있으며, Si₃N₄층들이 비교적 두껍다(예를 들어, 언더코트 용 320Å 그리고 오버코트 용 450Å)는 것이 실제로 발견되었다. 실은, 그의 엷게됨(즉 약 70Å) 때문에, 사실은 은(Ag) 층이 실제로는 오히려 반연속임이 발견되었다.

이 코팅이 양호한 내구성을 성취하였고(즉, 이 코팅은 내긁힘성이었고, 내마모성이었으며 화학적으로 안정하였다), 따라서 약 3 mm 두께의 유리에 대하여 열분해 코팅에 비해 이 특성의 중대한 분량을 성취하였으면서도, E_h는 단지 약 0.20 - 0.22 이고, E_n은 약 0.14 - 0.17 이다. 이들 양자의 방사율 값은 오히려 높다. 게다가, 시트 저항(R_s)은 비교적 높은 15.8 옴/_sq.이다(더 마음에 드는 값은 약 10.5 이하임). 그런 까닭에, 기계적 및 화학적 양자의 내구성이 아주 마음에 드는 것으로 존재하면서도 그의 단일체의 시트 가시 투과율은 오히려 높은 76±1% 였으며, 이들 코팅이 IG 유닛에 사용되는 종래의 밀폐제와 양립하는 것을 또한 입증하였으면서 도, IR 방사를 조정하는 그의 능력은 바람직히기 보다는 적었다. 게다가, 76±1%의 그의 오히려 높은 단일체의 가시 투과율은, 낮은 음영 특성이 필요한 경우 그러한 체계를 오히려 바람직하지 않게 만들었다.

에어코는 그의 수퍼 E IV 체계로 지정한 것으로 그의 수퍼 E III 체계를 추종하였다. 이 체계는 그의 층 적층으로서, 유리로부터 외향으로 아래와 같이 포함한다:

성 분 두께 (Å)

TiO₂약 300

NiCrN_x약 8

Ag 약 105

NiCrN_x약 8

Si₃N₄약 425

이 체계는, 가시 투과율이 높고(예를 들어 80% 이상), 방사율이 낮으며(예를 들어 약 0.10 이하) 음영 계수가 매우 높다(예를 들어 약 0.80)는 것을 제외하고는 성능에 있어서 수퍼 E III과 매우 유사하다. 게다가, 언더코트로서의 TiO₂의 사용으로 인해, 이 체계는 만들어내는 데 비싼 비용이 든다.

이들 수퍼 E III 및 IV와 아마도 유사한, 또 다른 그룹의 층 체계가 미국특허 제 5,377,045 및 5,563,734 호에 기재돼 있다. 이들 두 특허에 기재된 체계에서는, (예를 들어) 단일의 은층이 두 니크롬 층들(크롬은 '734에서 질화된다)의 사이에 샌드위치되고 그 것은, 다음, 예를 들어, TiO₂또는 단독 또는 Zr액으로 처리한 Si₃N₄의 저층과; Si₃N₄의 또는 Zr액으로 처리한 Si₃N₄의 외층과의 사이에 샌드위치돼 있다. 저층으로 TiO₂가 이용되는 경우, 이 TiO₂저층과 다음의 위의 프리코트 니크롬 층과의 사이에는 Si₃N₄가 사용되지 않는다. 저층으로 Si₃N₄가 사용되는 경우에는, 그의 밑에 TiO₂가 사용되지 않는다.

실제로는, 일반적으로 자주색인 것으로 알려진 이 '045 특허의 상기 설명의 층 체계는, 하기 설명의 비등시험으로 밝혀진 바와 같이 화학적 내구력이 없는 것으로 발견되었고, 열처리할 수 없으며, 오히려 높은 방사율을 가진다. '734 특허의 Cr의 질화는, 그 체계가 열처리가능하지 않을 것이라는 것을 실질적으로 확신시킨다. 더구나, 이들 양자의 특허에 의하면, 기계적 및 화학적인 바람직함을 성취하기 위하여 유전층들 중의 하나에 있어서의 내재성 응력으로 불리는 것을 감소시키기 위해 특별한 스퍼터 기법을 권장한다.

선행기술에 있어서의 한 의의있는 개량은, 저희의, 1994. 12. 15. 출원의 동시계속 출원 SN 08/356,515 인, 현재의 미국특허 제 5,514,476 호, 저E 유리 피복 체계 및 그로 제조한 절연유리 유닛 제하의 특허에 기재돼 있다. 그에 개시된 유일의 층 체계들은 하측과 외측의 Si₃N₄층의 사이에, 차례차례 샌드위치돼 있는 두 니크롬 층들 사이에 샌드위치된 은 층으로 이루어져 있다. 이 발명의 코팅 체계는 층 두께들의 적절한 조정에 의하여, 유리하게 낮은 방사율들(즉, E_n＜0.07, E_h＜0.075, R_s＜5.5 옴/_sq)을 달성하였다. 게다가, 반사율 특성은 절연유리 유닛들(IG's)에의 사용에 대해 그들을 아주 마음에 들게(즉, 거울같은 모양이 아니게) 하였다. 투과율 특성 또한 적절한 범위였으며 선행기술 체계의 바람직하지 않은 자주색의 문제점을 배제하였다.

이들 층 체계가 매우 유리하였으면서도, 저 방사율 값(즉, 건축 및 자동차의 유리에 사용되는 많은 층 체계들의 주요목적인, 감소된 투과율)까지를 달성하려고 할 경우, 주로 은층(일차적 IR 반사 층)을 두껍게 하려는 시도를 통해, 가시 투과율, 색, 및 반사 특성이 반대로 영향을 받는다는 것을 알았다. 예를 들면, 은 층을 두껍게 하는 것이 가시 투과율을 마음에 드는 70% 수준의 아래로 격심하게 감소시킨다는 것을 알았다. 게다가, 은층을 너무 두껍게 피복한 물품(예를 들어, IG 유닛)의 유리측 현상은 가끔 매우 자주빛이며 거울같이 될 수 있다. 따라서 상기 설명의 체계는 그 때 까지 선행기술에 의하여 조합으로 달성하지 못한 특성등을 달성하였으면서도, 적어도 가능하다면, 개량에 대한 필요가 여전히 있었다.

상기 설명의 층 체계에 더하여, 적외선 반사율과 타의 광관리 목적들을 위한 층들로서, 은 및/또는 Ni:Cr을 함유하는 타의 코팅들이 특허와 특정의 문헌에 보고 돼 있다. 예를 들어, 패브리 페로(Fabry-Perot) 필터와 타의 선행기술 코팅들 및미국특허 제 3,682,528 호와 제 4,799,745 호에 기재된 기법들(및 그에 검토 및/또는 인용된 선행기술)을 참조하기 바란다. 예를 들어, 미국특허 제 4,179,181; 3,698,946; 3,978,273; 3,901,997; 및 3,889,026 호를 포함하는 많은 특허들에 안출된 절연성의, 금속 샌드위치들을 또한 참조하기 바란다. 그러한 타의 코팅들이 알려져 왔거나 보고돼 왔으면서도, 이들 선행기술 개시들 중에는, 저희의 발명에 앞서, 매우 생산적인 스퍼터피복의 공정을 채용하며, 동시에, 열분해 코팅들의 내구성에 접근하거나 같을 뿐아니라 우수한 태양관리 품질도 또한 성취하는 건축 유리을 달성할 능력을 가르치거나 성취한 것은 어느것도 없다고 믿어진다.

상기에 비추어, 기술분야에는, 파악한 우선권 논거와, 일반적으로 피복 유리 시트에 대한 상기 설명의 특성, 및 특히 경제적 방법에 있어서의 IG 유닛에 관하여 부당하게 희생하기 보다는 최고로 활용하는 스퍼터 피복의 층 체계에 대한 필요가 존재하고 있음이 분명하다. 하기의 개시가 일단 주어지는 숙련의 기술인에게 더 명료해지게 될, 기술분야의 이러저러한 필요들을 충족시키는 것이 본 발명의 목적인 것이다.

발명의 개요

본 발명은 바로 위에 설명한〔즉, 유리/Si₃N₄/NiCr/AG/NiCr/Si₃N₄로서 간략하게 설명할 수 있는 미국특허 제 5,514,476 호에 기재된〕 바와 같은 매우 유리한 층 체계를 시발점으로서 이용하여 이 층 체계를:

1. 스테인레스 강을 Si₃N₄의 층들과 혼합, 또는

2. 유리 기판과 제1의 Si₃N₄층과의 사이에 TiO₂의 언더코트를 채용, 또는

3. 상기 1)과 2)의 조합,

의 셋의 기본의, 선택적 방법들중의 하나로 변경함에 의하여, 그의 우량한 결과를 달성한다.

그런 경우, 이에 관하여, NiCr 층들이 풍부한 양의 질화 Cr(즉, CrN_x)을 함유하는 때에는, 그 체계들은 일반적으로 열처리가능하지 않다. 그러나, 층들의 필요범위의 두께를 채용하고 또 어떤 질화Cr이 사실상 없게 하도록 NiCr 층을 형성함에 의하여, 그렇게 형성된 층 체계들은, 용어를 여기의 아래에 규정한 바와 같이, 열처리가능한 것으로 발견된다.

그러나, 열처리가능하거나 가능하지않거나 간에, 모든 경우, 우수한 방사율 값이 달성되며, 어느쪽도 다 기대외로, 유리측에서 보았을 때 물품의 가시 반사율과 색 현상은 여전히 거울같지 않으며, 층 체계 자신은 때때로 은 층 두께의 증대에도 불구하고 여전히 화학적 및 기계적 내구성이면서, 대체로 우중충하다(즉, 약간 청색 만에 비해 확실히 우중충한 색 범위에 든다). 그러하기 때문에, 특히 열처리가능의 경우, 본 발명의 층 체계들은 IG 도어들과 윈도들 따위의 유리 유닛들을 절연하는 층 체계로서의 특별한 실익을, 특히 그러한 유닛들을 열밀봉법을 이용하여 제조하는 경우에 발견한다.

본 발명의 일 양상에 있어서는, 다음, 그의 평면 표면을 걸치고 있는 유리 기판으로 이루어진 스퍼터피복의 유리 물품에, 유리로부터 외향으로:

Si₃N₄의 제1의 층;

니켈 또는 니크롬의 제1의 층;

은의 층;

니켈 또는 니크롬의 제2의 층; 및

Si₃N₄의 제2의 층;

을 포함하는 층 체계를 마련하고,

개량이 (a) 약 0.5 - 15 중량%의 스테인레스 강을 포함하는 적어도 하나의 상기 Si₃N₄층, (b) TiO₂의 언더코트 층, 및 (c) 그의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택되어,

상기 유리 기판이 약 2mm - 6mm의 두께를 가지는 경우, 상기 비 열처리 피복의 유리 기판은 약 0.06 미만의 정상 방상율(E_n), 약 0.08 미만의 반구 방사율(E_h), 약 7.0 옴/sq. 미만의 시트 저항(R_s)을 가지며 유리 측에서 보았을 경우 사실상 우중충한 가시 반사의 색을 가지는 것이다.

위의 대안들이 주어지면, 다음, 본 발명의 특정의 실시양태에 있어서는 그의 평면 표면들 중의 하나를 걸치고 있는 유리 기판으로 이루어진 스퍼터 피복의 유리 물품에 유리로부터 외향으로:

a) Si₃N₄와 스테인레스 강으로 이루어진 층, 다만 스테인레스 강은 상기 층의 약 0.5 - 15 중량%의 양;

b) 니켈 또는 니크롬의 층;

c) 은의 층;

d) 니켈 또는 니크롬의 층; 및

e) Si₃N₄와 스테인레스 강으로 이루어진 층, 다만 스테인레스 강은 상기 층의 약 0.5 - 15 중량%의 양, 을 포한하는 층 체계를 마련하여,

유리 기판이 약 2mm - 6mm의 두께를 가지는 경우, 피복의 유리 기판은 약 0.06 미만의 정상 방상율(E_n), 약 0.07미만의 반구 방사율(E_h), 약 5.0 옴/sq. 미만의 저항(R_s)을 가지며 유리 측에서 보았을 때 사실상 우중충한 가시 반사의 색을 가진다.

또, 본 발명의 또하나의 실시양태에 있어서는 그의 평면 표면들 중의 하나를 걸치고 있는 유리 기판으로 이뤄진 스퍼터피복의 유리 물품에 유리로부터 외향으로:

a) TiO₂의 언더코트 층;

b) Si₃N₄으로 이루어지는 층;

c) 니켈이나 니크롬의 층;

d) 은의 층;

e) 니켈이나 니크롬의 층; 및

f) Si₃N₄으로 이루어지는 층,

을 포함하는 층 체계를 마련하여, 유리 기판이 약 2mm - 6mm의 두께를 가지는 경우, 피복의 유리 기판은 약 0.04 미만의 정상 방상율(E_n), 약 0.05 미만의 반구 방사율(E_h), 약 5.0 옴/sq. 미만의 저항(R_s)을 가지며 유리 측에서 보았을 때 사실상 우중충한 가시 반사의 색을 가진다.

본 발명의 어떤 일정한 실시양태들에 있어서는, 스테인레스 강은, 상기와 같이, 상기 층의 약 0.5 - 15 중량%의 양의 Si₃N₄층들 중의 어느 것에나 양자에 조합되어도 좋다.

본 발명의 어떤 일정한 실시양태들에서 층 체계는 본질적으로 상기 설명의 여섯(6) 또는 다섯(5) 층으로 이루어져 있다. 양자의 그러한 실시양태에 있어서는, 더구나, 그 층들의 상대적 두께를 조정할 수도 있으므로 더 우선하는 실시양태들에 있어서는 층 체계는, 아래에 이 용어를 규정한 바와 같이 열처리가능하다.

또한, 본 발명의 일정한 실시양태들에 있어서는, 본 발명에 의하여 시도한 바와 같이, 그의 평면 표면 중의 하나에 층 체계를 가진 약 2mm - 6mm의 상기 언급의 단일체의 시트의 유리는, 하기의 반사율과 색 좌표를 가진다:

a)유리 측으로부터 보았을 경우

R_GY는 약 8 내지 18이고

a_h는 약 -3 내지 +3이며

b_h는 약 0 내지 -15이고

또

b)필름 측으로부터 보았을 경우

R_FY는 약 4 내지 15이고

a_h는 약 0 내지 +8이며

b_h는 약 -5 내지 -20이다

다만 RY는 반사율이며 a_h, b_h는 헌터(Hunter) 유닛, C광원, 10°옵저버로 측정한 때의 색 좌표들이다.

또한 본 발명의 일정한 실시양태들에 있어서는 그의 평면 표면들 중의 하나에 상기 설명과 같은 층의 체계가 마련된 유리의 시트는, 적어도 하나의 타의 유리 시트를 채용하여서 각각이 타에 사실상 평행이되, 서로로부터 떨어져 그들의 주변 가장자리에서 밀봉되어 그들 사이에 절연 체임버를 형성하게 되고, 따라서 윈도, 도어 또는 벽으로서 유용한 절연유리 유닛을 형성하게 돼, 층 체계는 도 2에 보인 바와 같이 표면 (24)에 위치도어외측으로부터 보았을 경우의 반사율과 색 좌표가:

R_GY는 약 10 내지 20이고

a_h는 약 -2 내지 +2이며

b_h는 약 0 내지 -10이고

또내측으로부터 보았을 경우

R_FY는 약 8 내지 18이며

a_h는 약 0 내지 +4이고

b_h는 약 0 내지 -10이며

가시 투과율이 적어도 약 61%이다. 코팅 체계가 표면 (26)에 위치돼 있은 경우는, 반사율과 색 좌표들은 상기의 것과 반대로 되나, 투과율은 같다.

용어 외측은 여기에 사용한 바와 같이 피복의 유리 시트(즉 IG 유닛)를 채용하는 집을 관망자가 외측으로부터 관측하는 때를 의미한다. 용어 내측은 여기에 사용한 바와 같이 외측의 반대, 즉, 유닛이 배치되는 집내측으로부터 관망자가 관측되는 때의 측(예를 들어 집이나 사무실 빌딩의 방 내측에서 외측에 향해 바라보는) 때를 의미한다.

위에 기술한 바와 같이, 본 발명의 범위내의 층 체계들 중의 몇몇이 열처리가능한 특성을 가지고 있음을 본 발명은 또한 깊이 생각한다. 여기에 사용된 바와 같이, 용어 열처리가능한은, 층 체계가 하기의 종래의 가열과정들 중의 적어도 하나에 처해지는 것이 가능하며 그에 의해 그의 바람직한 최종특성이 역으로 영향받지 않는다는 의미이다. 생각되는 종래의 가열과정들은 템퍼링, 굽힘, 열강화, 또는 IG 유닛을 형성하는 경우 둘 이상의 유리 시트를 함께 밀봉하는 데 채용되는 밀봉단계(들)이다. 이 후자의 예에 있어서, 이것은 유리 시트들 자신의 가장자리들이 푹 빠져들게 유리더미를 충분히 높이 가열하는 것을 포함할 수도 있고 포함하지 않을 수도 있다.

열처리가능한 특성을 가짐으로써, 본 발명의 특정의 코팅 체계는 특정한 최종용도에 선택될 수가 있다. 예를 들어, 층 체계가 자동차의 굴곡 및/또는 템퍼링을 한 윈드실드에 사용되게 된다면, 그 것은 이들 과정을 통과할 수 있도록 선택된 것일 것이다. 만약, 다른 예와 같이, 템퍼링을 하지않은 창유리와 템퍼링을 한 창유리 양자에 있어, 같은 외관을 필요로하는 건축 윈도에 유용하면, 다음 템퍼링 과정을 경유하여 열처리가능하게 함에 의하여 이런 결과를 달성하게 코팅을 선택한다. 물론, 열처리가능하려면 코팅은 상기 기재의 열처리들 중, 전부가 아닌 적어도 하나를 통과할 수 있기 만을 요한다.

깊이 생각한 어떤 코팅들은, 이점에서, 템퍼링이나 경화 또는 굽힘을 견딜 수도 있고 견디지못할 수도 있으나, IG 유닛의 제조 중, 특히 IG 유닛을 형성하는 방법이, 밀봉하여 진공의 체임버로 남겨두거나 아르곤 따위의 불활성 가스로 그 것을 채우는 동안 절연 체임버로부터 공기를 제거하는(즉 가스를 빼는) 단계를 포함하는 경우는, 언제나 열처리가능한을 여전히 생각할 수 있다. 따라서 본 발명의 어떤 일정한 실시양태에서는 기술분야의 또다른 필요를:

주변 가장자리를 상호에 밀봉함으로써 그들 사이에 적어도 하나의 절연 체임버를 형성하게 되는 적어도 2장의 유리로 이루어지는 절연유리 유닛을 만드는 방법에 있어서, 그 방법은 그 시트들을 떨어져 사이 띄이고, 고온으로 시트들을 가열하며 시트들의 주변 가장자리를 고온 또는 그 이상의 온도에서 상호에 밀봉하는 단계들을 포함하고, 개량이 리 시트 가장자리를 상호에 밀봉함에 의하여 형성된 IG 유닛의 절연 체임버 내에 층 체계가 있도록 위치된 본 발명에 따른 스퍼터피복의, 열 처리가능한 층 체계를, 유리 시트들의 적어도 하나의 평면에 사용하는 것을 함유하는 것을 제공함으로써 충족시킨다.

이제 본 발명을 첨부의 도면을 참조하면서 그의 특정한 실시양태에 관하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 층 체계의 실시양태의 부분 측단면도이다.

도 1A는 본 발명에 따른 층 체계의 또 하나의 실시양태의 부분 측단면도이다.

도 2는 본 발명에 의해 숙고된 바와 같은, IG 유닛의 부분 단면도이다.

도 3은, 도 2에 도시된 바와 같은 IG 유닛을 윈도와 도어 및 벽으로 사용하는 가옥의 부분적 개략 사시도이다.

도 4는 본 발명에 의해 숙고된 바와 같은, 배기와 밀봉에 앞선 예제작 단계의 IG 유닛의 실시양태의 부분단면의 개략화 그림이다.

발명의 실시양태들의 상세한 설명

특정의 용어들은, 특히 건축분야에 사용되는 피복유리의 특성과 태양관리 특성을 규정하는 경우에, 유리코팅 기술분야에 널리 사용된다. 그러한 용어들은 그들의 잘 알려진 의미에 따라서 여기에 사용되고 있다. 예를 들어, 여기에 사용된 바와 같이:

가시 파장 광의 세기인, 반사율은 그의 백분률로 규정되어 R_xY(즉, 아래에 인용한 ASTM 308-85의 Y값)로 기록되며, 다만 X는 유리 측에 대한 G이거나 필름 측에 대한 F이다. 유리 측(예를 들어, G)은 코팅이 존재하는 측의 정반대의 유리 기판 측으로부터 보았을 경우를 의미하며, 필름 측(즉, F)는 코팅이 존재하는 유리 기판 측으로부터 보았을 경우를 의미한다. IG 유닛에 대해 기록한 경우의 아래에 쓴 문자 G는 외측, F는 내측(즉, 그때의 사정에 따라서, 주거의 외측으로부터, 또는 주거의 내측으로부터)을 나타낸다.

색 특성은 a와 b 좌표에서 측정된다. 이들 좌표는 아래에 쓴 문자 h에 의해 여기에 표시되어, ASTM E-308-85, Annual Book of ASTM Standards, Vol. 06.01 CIE 장치를 사용하여 물체의 색을 측정하는 표준방법에 의해 증보된 대로 ASTM D-2244-93 기계로 측정한 색좌표와의 색차의 산출을 위한 표분 시험법 93/9/15에 따른 헌터 법(또는 장치) C 광원, 10°관측장치의 종래의 사용을 나타내게 된다.

용어들 방사율과 투과율은 기술분야에 잘 이해돼 있으며 여기에서는 그들의 잘 알려진 의미로 사용된다. 따라서, 예를 들어, 용어 투과율은 여기에서 과율, 적외선 에너지 투과율, 및 자외선 광으로 이루어진, 태양 투과율을 의미한다. 총 태양에너지 투과율은 그때 이들 타의 값들의 가중평균으로서 보통 특성이 기술된다. 이들 투과율에 관하여, 가시 투과율은, 여기에 나타낸 바와 같이, 표준 C 광원 기법에 의하여 380 - 720 nm; 적외선이 800 - 2100 nm; 자외선이 300 - 400 nm; 그리고 총 태양이 300 -2100 nm로 특성이 기술돼 있다. 그러나, 방사율의 목적을 위하여, 특별한 적외선 범위(즉, 2,500 - 40,000 nm)가 아래에 검토한 바와 같이 사용된다.

가시 투과율은 알려진 종래의 기법을 이용하여 측정할 수 있다. 예를 들어, 벡맨 5240(Beckman Sci. Inst. Corp.) 따위의, 광전분광광도계를 이용하여, 투과의 스펙트럼 곡선을 획득한다. 가시 투과율은 다음, 앞서 언급한 ASTM 308/2244-93 방법론을 이용하여 계산된다. 원한다면, 규정된 것보다 작은 수의 파장점들을 채용하여도 좋다. 가시 투과율을 측정하는 다른 하나의 기법은 패시픽 사이언티픽 사 제의 시중구득 가능한 스펙트라가드 전광분광광도계 따위의 분광계를 사용하는 것이다. 이 장치는 가시 투과율을 직접 측정하여 나타낸다. 여기서 측정하여 나타낸 바와 같이, 가시 투과율(즉, ASTM E-308-85, CIE 3자격치의 Y값)은 C 광원, 10°관측장치를 사용한다.

방사율(E)는 주어진 파장에서의 광의 분량이거나, 흡수 및 반사 양자의 특성이다. 그 것은 통상 다음의 식으로 표시된다:

E = 1 - 반사율_필름

건축 목적을 위하여, 방사율 값은 아래에 참조한 것 처럼, 예를 들어 로렌스 버클리 실험실의 윈도 4.1 프로그램, LBL-35298 (1994)에 의해 상술된 바와 같이, 때로는 적외선 스펙트럼의 원점치 (far range)로도 불리는, 소위 중점치(mid-range), 즉 2,500 - 40,000 nm에서 매우 중요하게 된다. 용어 방사율은 여기에 사용된 바와같이, 이 적외선 범위에서 측정된 방사율 값을, 일차 유리 제조자 회에 의해 제안되어 방사측정을 이용하여 건축 평유리 산물들의 방사율을 측정하여 산출하는 방법의 제호를 단, 1991 제안의, 방사율을 계산하기 위해 적외선 에너지를 측정하는 ASTM 표준에 상술된 것으로 부르는 데 사용된다. 이 표준과, 그리고 그의 개정들은, 여기에 참고로 편입돼 있다. 이 표준에서는 방사율을 반구 방사율(E_h)과 정상 방사율(E_n)로 나타낸다.

그러한 방사율 값의 측정을 위한 데이터의 실제 축적은 관습적이며 예를 들어, VW 부속품(Beckman Scientific Inst. Corp.)을 가진 벡멘 모델 4260 광전분광관도계를 이용하여 행하여도 좋다. 이 광전분광광도계는 파장 대 반사율을 측정하며, 이로부터, 여기에 참고로 편입한 상기의 1991 제안의 ASTM 표준을 이용하여 방사율을 산출한다.

여기에 사용한 또 다른 용어는 시트 저항이다. 시트 저항(R_s)은 기술분야에 잘 알려진 용어이며 여기에서는 그의 잘 알려진 뜻에 따라 사용한다. 일반적으로 말하여, 이 용어는 층 체계를 통과한 전류에 대한, 유리 기판 상의 층 체계의 어떤 평방에 대한 옴의 저항을 말한다. 시트 저항은 층이 적외선 에너지를 얼마나 잘 반사하고 있는가의 지표이며, 따라서 이 특성의 정도로서 방사율과 함께 가끔사용된다. 시트 저항은, 캐리포니아 산타 클라라의 Signatone 사 제의 Magnetron Instruments Corp. 헤드 모델 M-800을 가진 분배가능의 4점 저항률 탐침 따위의, 4점 탐침 옴미터를 이용하여 편리하게 측정된다.

화학적 내구성 또는 화학적 내구력이 있는은 여기서 기술적 용어 화학적 저항 또는 화학적 안정성과 함께 동의어로 사용된다. 화학적 내구성은, 피복의 유리 기판의 2×5 시료를 약 500 cc의 5% HCl에서 한 시간 동안(즉, 약 220℉로) 비등시킴에 의하여 결정된다. 한시간 비등 후 시료의 층 체계가 직경 약 0.003 이상의 핀홀을 보이지 않으면, 그 시료는 이 시험에 합격한 것으로 간주(되며 따라서 그 층 체계는 화학적으로 내구력이 있거나 화학적 내구성을 가지는 것으로 간주)된다.

여기에 사용된 바와 같이 기계적 내구성 또는 기계적으로 내구력이 있는은 두가지의 시험중 하나에 의하여 규정된다. 첫째의 시험은, 2×4×1 나일론 브러시가, 6×17 시료에 적용되는, 150 g의 추를 사용하여 층 체계 위를 500 사이클 주기로 지나가는, 패시픽 사이언티픽 어브레이전 테스터(또는 동등의 것)를 사용한다. 타의, 대체 시험에서는, 4×4 시료를 500 gm 추를 각각 부착한 두 C.S. 10F 어브레이전 휠들의 300 회전을 받게되는, 종래의 테이버 마모기(또는 동등한 것)을 사용한다. 어느 시험에서나, 가시 광 하에서 육안으로 보았을 때 사실상의, 눈에 띄는 긁힘이 보이지 않으면, 그 시험은 합격한 것으로 간주되며, 그 물품을 기계적으로 내구력이 있다고 한다.

공표된 그 체계들에 있어서의 각종 층의 두께는 대체 기법에 의해 측정되며, 따라서 용어 두께는 여기에 사용된 바와 같이 대체 기법에 의하여 밝혀진다. 한 기법에서는, 기지의 광학 곡선들, 또는 대체에 있어서는, 종래의 니들 엘립소미터(즉, 프러필로미터)의 사용을 채용한다. 또 다른 특히 이로운 기법에 있어서는, n k분석기(캘리포니아 산타 클라라, n k 테크날러지 사)가 사용된다. 이 기법은, 조사중인 필름의 n(즉, 굴절률)과 k(즉, 소멸계수) 값들을 결정하는 능력과 함께, 미국특허 제 4,905,170 호에 일반적으로 기재돼 있는 것으로 믿어진다. 이 특허의 개시는 참고도 여기 편입돼 있다. 그러한 절차와 기법은 숙련의 기술인에게 잘 알려져 있으며 따라서 여기에 공표 사용된 두께들은 옹스트롬 단위로 나타내 있다는 것을 가리키는 외에는, 더 설명이 필요하지 않다.

이제 도 1 및 도 1A를 참조하면, 거기에는 본 발명의 두 실시양태의 부분적 단면의 스케치를 보이고 있다. 알 수 있는 바와 같이, 건축기술에 사용되는 종래의 유리 기판 (1)이 채용된다. 그러한 유리는 종래의 플로트 공정으로 바람직하게 제조되며 따라서 플로트 유리라 불린다. 그의 통상의 두께는 약 2 mm - 6 mm가 된다. 유리의 구성은 정밀하지 않으며, 널리 변경할 수 있다. 채용된 그 유리는 전형적으로 유리기술 분야에 잘 알려진 소다-석회-실리카 족 유리 중의 하나이다.

유리 기판 (1)에 여러 층을 형성하는 데 이용되는 방법과 장치는, 에어코 사가 생산하는 따위위, 종래의 다체임버(다표적) 스퍼터피복 장치이다. 이 점에서, 여기에 사용하기 위한 우선의 스퍼터피복 방법은 미국특허 제 5,344,718 호에 개시된 것과 같은 것이다. 미국특허 제 5,377,045 호나 제 5,563,73 호에 공표된 바와 같이 본질적인 응력을 경감함에 특별한 공정들을 요하지 않고 종래의 스퍼터피복 기법의 사용을 통해 그의 유일한 결과가 달성된다는 것이 본 발명의 양상이라는 것을 여기서 주목할 일이다.

도 1에 보인 층 체계를 우선 보면, 다섯 층 (a)-(e)를 사용하고 있다. 여기서는 TiO₂언더코트가 채용되지 않으며 Si₃N₄층들은 그와 혼합된 스테인레스 강을 가지고 있다. 상기의 n k 기법에 의해 측정된, 이 특정의 실시양태에 대한, 유리로부터 외향으로 그 층들과 우선 범위의 두께들은:

층 성 분 두 께 (Å)

a Si₃N₄/SS^*약 200-600

b Ni 또는 니크롬^**약 7-100

c 은 약 115-190

d Ni 또는 니크롬^**약 7-50

e Si₃N₄/SS^*약 50-600

────────────

*SS = 스테인레스 강, 바람직하게 SS ＃316

** 바람직하게 니크롬(예를 들어, 중량 80/20 Ni/Cr)이 사용된다

이다.

특히 우선하는 실시양태에 있어서는, 층들의 두께는:

층 두 께 (Å)

a약 400-500

b 약 7-30

c 약 140-170

d 약 7-15

e약 400-600

이다.

도 1에 나타낸 다섯(5) 층 실시양태에 있어서, 층들의 특히 우선하는 두께는 대략:

층 (비열처리가능의) 두께(Å) (열처리가능의) 두께(Å)

a 450450

b 20 30

c 155 155

d 7 15

e 550 550

(* 열 처리가능성에 대해 층들 b 및 d는

질화되지 않은 Cr을 사실상 함유한다)

이다.

스퍼터피복의 층들 (a) 및 (e)에 있어서는, 실리콘(Si) 표적들은, 필름층에 바람직한 최종량을 달성함에 바람직한 양의 스테인레스 강(예를 들어 #316)을, Si와 혼합한 것이 바람직하게 사용된다. 질소중에서 스퍼터링을 행함에 의하여, Si₃N₄가 형성되며 스테인레스 강 중의 적어도 일부의 크롬은 질화크롬을 형성한다. 임의로, 표적 전도성을 유지하는 목적을 위하여, 소량(예를 들어, 6 중량%)의 도판트로서, 알루미늄을 또한 사용하여도 좋다. 그러나, 스테인레스 강 또한 이 목적에 도움이되며, 따라서 Al은 바람직한 수준의 전도성을 달성하는 데는 바람직하지 않다.

이 점에서, 각 층에의 사용을 위해 일반적으로 생각되는 스테인레스 강의 양은, 여기서 보통, 필름의 약 0.5 중량%-15% 중량%라는 이야기이다. 스퍼터 과정이 Si와, 그리고 대략 같은 비율의 스테인레스 강(및 임의로 제공하면 Al)의 스퍼터링을 일반적으로 수반하기 때문에, (합리적으로 균일하게 지급되면) 표적 자신에 채용되는 각 성분의 양은 (분석에 의해 확인 된 바와 같이) 본 발명의 목적들, 스퍼터코팅 후의 층의 결과량을 위한 합리적 정밀도를 가지고 있는 것으로 추정되어도 좋다. 따라서 여기에서 한 층이 어떤 일정한 중량 퍼센트의 스테인레스 강을 포함하고 있다고 말하는 경우, 그 것은 표적에 채용된 양에 대한 것이었음을 의미한다.

이제 본 발명이 여섯(6) 층 실시양태가 설명돼 있는 도 1A를 참조한다. 여기에서 다섯의 층들 (a')-(e')는 도 1의 그들의 상대 층들 (a)-(e)와 같은 성분들의 것이거나 또는 Si₃N₄층들이 어떤 스테인레스 강없이 형성될 수도 있다(즉, Si₃N₄층들 a' 및 e'의 하나 또는 양자는 스테인레스 강을 마련할 필요가 없으며 본 발명의 유일한 결과들이 여전히 달성될 수 있다). 물론, 첨가된 제6의 층은 TiO₂의 언더코트 층이므로 이들 층의 두께는 바람직하게 약:

층 두 께 (Å)

UC 100-400

a'20-150

b' 7-100

c' 75-250

d' 7-50

e'50-600

이다.

어떤 정해진 우선의 실시양태에서 그 층들은 대개 아래의 대략적 두께를 가지고 있다:

층 (비열처리가능의) 두께(Å) (열처리가능의) 두께(Å)*

UC 200 - 250 180 - 250

a' 40- 11090 - 150

b' 7 - 30 20 - 30

c' 150 - 180 130 - 150

d' 7 - 15 10 - 20

e' 400 - 500 450 - 500

*열 처리가능의 실시양태들에 있어서 b' 및 d'는 어떤 질화크롬도 사실살 없다. NiCr 표적들을 사용하고, 예를 들어, a' 및 e' 층들 형성에 스테인레스 강을 채용하지 않는다면, b', c' 및 d' 층들의 스퍼터 과정은 일반적으로 아르곤에서 행해져 질화를 방지하게 된다. NiCr을 채용하는 비열처리가능의 실시양태들에 대하여, 필요하다면, Cr은 (예를 들어, 스퍼터 과정을 N₂에서 행함에 의하여) 부분적으로 또는 사실상 완전히 질화될 수 있다. 아래에 설명된 바와 같이, 스테인레스 강을 채용한다면, 예를 들어, 템퍼링이 관련되는 고온(예를 들어, 약 1050℉/3분 이상)이 사용되는 경우를 제외하고는, 체계의 층들에 있어서의 Cr의 다소의 질화에도 불구하고, 열처리가능성은 여전히 달성가능하다.

도 1A의 여섯(6) 층 실시양태에 있어서는, 이 점에서, 특히 우선하는 두께들은 약:

층 두께(Å)(스테인레스강을 가진) 두께(Å)(스테인레스강이 없는) (비열처리가능의) (열처리가능의)*UC 225 224 224

a' 5045 100

b' 20 21 30

c' 165 166 140

d' 7 7 15

e' 450 480 480

이다.

*이 열 처리가능의 실시양태에 있어서 층들 b' 및 d'는 사실상 질화크롬이 없다.

위에 기술한 바와 같이, Si₃N₄층들에의 스테인레스 강의 유일한 사용 및/또는 TiO₂의 언더코트의 사용은 (도 1 및 도 1A의 실시예로 나타낸 바와 같이) 약 2mm-6mm의 두께를 가진 단일체의 유리(예를 들어, 플로트 유리)의 편평 표면에 마련되면, 정상 방사율(E_n) 약 0.06 이하, 반구 방사율(E_h) 약 0.08이하, 시트 저항(R_s) 약 7.0 옴/_sq을 가진 유리물품을 산출하여 유리측에서 보았을 경우 사실상 우중충한 가시 반사의 색을 보이는 층 체계의 족을 일으킴을 입증하였다. 적절한 두께들을 선택함에 의하여, 가시 두과율이 적어도 약 70%이고, 또 일체식 시트를 상기에 규정한 바와 같이 열처리가능한 것이 되게 할 수 있다.

위에 설명한 바와 같이, 단일체의 유리 시트와 층들의 두께들을 사용하는 본 발명의 실시양태들에 대한 반사율과 색 좌표들의 전형적 범위는:

유리 측

R_GY, 약 8 내지 18

a_h, 약 -3 내지 +3

b_h, 약 0 내지 -15

필름 측

R_FY, 약 4 내지 15

a_h, 약 0 내지 +8

b_h, 약 -5 내지 -20

이다.

우선의 실시양태들에서 상기 특성들은:

유리 측

R_GY, 약 9 내지 15

a_h, 약 -1 내지 +3

b_h, 약 -2 내지 -10

필름 측

R_FY, 약 4 내지 10

a_h, 약 +3 내지 +7

b_h, 약 -10 내지 -20

이다.

도 1의 실시양태에 있어서 이 다섯(5) 층 실시양태에 대해 상기에 설명한 특별히 우선하는 두께들을 채용하는 경우, 방사율과 색 좌표들은:

유리 측

R_GY, 약 10.2

a_h, 약 0.4

b_h, 약 -4.7

필름 측

R_FY, 약 4.6

a_h, 약 6.5

b_h, 약 -15.8

이다.

도 1A의 실시양태에 있어서 이 여섯(6) 층 실시양태에 대해, 상기에 설명한, 특별히 우선하는 두께들을 채용하고, 또 스테인리스 강을 Si₃N₄층들에 채용하는 경우, 방사율과 색 좌표들은:

유리 측

R_GY, 약 11.0.

a_h, 약 2.3

b_h, 약 -8.8

필름 측

R_FY, 약 6.0

a_h, 약 5.4

b_h, 약 -17.5

이다.

투명의 플로트 유리로 산출한 그러한 단일체의 유리 시트는 실제로 약 76%의 가시 투과율을 가지고 있음이 발견되었고, 한편 상기 설명의 특별히 우선하는 다섯(5) 층 체계의 가시 투과율은 약 71%이다. 양 예에 있어서 층 체계는 열처리가능하고. 기계적 내구력이 있으며, 또 화학적 내구력이 있음이 발견되었다.

스테인레스 강의 양을 개개의 수요에 맞게 변경할 수 있으면서도, 스테인레스 강이, 약 6 중량%의 스테인리스 강을 가진 실리콘(Si) 표적을 채용함에, 또 따라서 약 6 중량%의 스테인레스 강으로 층을 창출하는 상기 설명의 가정에 의하여, 실제로 사용되는 경우, 도 1-도 1A의 다섯 층이나 여섯 층 실시양태의 스퍼터코팅에 있어 바람직함이 발견되었다. 본 발명의 실행에 있어서는 둘의 샌드위치의 핵을 이루는 층들 b, d 또는 b', d'를 스퍼터 코팅하는 경우, 니크롬(예를 들어 중량 80/20 Ni/Cr)이 채용되면, 그 스퍼터링을 질소환경에서 행하게 하여, (위에 설명한 바와 같이 고온 열처리가능 공정들, 예를 들어 템퍼링이 사용되지 않는 한) 니크롬에 있는 적어도 일부의 크롬을 질화물에 전환시키는 것이 또한 우선된다. 물론, 마찬가지로, 스테인레스 강에 있는 크롬의 적어도 일부는 질소 환경에서 Si/SS 표적을 스퍼터링하여 Si₃N₄(즉, 질화실리콘)을 형성하게 되는 경우, 질화물을 형성하게 된다.

상기 참조의 층 체계에 스테인레스 강을 채용하고, 또 두께들을 상기의 설명과 같이 조정하는 경우 스테인레스 강에 있는 Cr의 질화가 (상기 언급의 고온 과정들에서 열처리가능성을 통상적으로 방지하는 NiCr 층들에 있어서의 Cr의 질화에 비해) 열처리가능성의 성취를 확실히 방지하지 않을 뿐아니라, 그 것이 가시 반사율의 감소와 반사 색의 향상 따위, 태양관리에 있어서의 일정한 증진의 성취를 또한 돕는다는 것은 본 발명의 놀라운 발견이다.

위에 참조한 바와 같이, 도 2는 본 발명에 따른 전형적 IG 유닛을 어느 정도 개략적으로 예증하고 있다. IG 유닛의 In 을 표시한 내측 과 Out 을 표시한 외측 을 구분하기 위하여, 태양 (9)를 개략적으로 나타내 있다. 알 수 있는 바와 같이, 그러한 IG 유닛은 외측 유리창 (11)과 내측 유리창 (13)으로 제조된다. 이들 둘의 (예를 들어 2mm - 6mm 두께의) 유리창들은 그들의 주변 가장자리에서 종래의 밀봉제 (15)와 건조용의 스트립 (17)에 의해 밀봉된다. 다음, 그 창들을, 프레임 (19)(부분적 개략 형태로 나타냄)를 유지하는 종래의 윈도 또는 도어에 보유시킨다. 유리 시트들의 주변 가장자리를 밉봉하여 체임버 (20)의 공기를 아르곤 따위의 가스로 대체함에 의하여, 전형적인, 고절연치의 IG가 형성된다. 체임버 (20)은 이 점에서, 폭이 전형적으로 약 1/2이다.

상기의 설명과 같이, 본 발명의 층 체계를 채용함에 의하여, 도시와 같이, 체임버 (20) 내의 외측 유리 시트 (11)의 벽(즉, 내측 평면) (24)에 층 체계 (22)가 있을 때, 또는 체임버 (20) 내의 내측 유리 시트 (13)의 벽(즉, 내측 표면) (26)에 있을 때(도시하지 않음), IG 유닛이 설치돼 있는 주거의 내측인 외측에서 보았을 경우 색이 사실상 우중충한, 특별히 유일한, 거울같지 않은 IG 유닛이 형성된다. 물론, 이 점에서, 도 2가 본 발명의 유일한 층 체계를 채용할 수 있는 IG 유닛의 일 실시양태만을 예증하고 있음은 말할 나위도 없다. 실제로, 본 발명의 층 체계는 둘의 유리 창유리 이상을 가진 것들을 포함하는, 일반적으로 광범위한 IG 유닛들에 사용할 수 있다. 그러나, 일반적으로 말하면, 주제 발명의 IG 유닛들은, 층 체계가 그 IG 유닛의 절연 체임버 내의, 어느 유리 시트의 벽에 위치되는 경우, 전형적으로 하기 범위의 특성들을 가지게 된다:

	벽 (24)	벽 (26)
성능 특성	범 위	우 선	범 위	우 선
가시투과율 (%)	61	70	61	70
반사 (%, 가시 외측)	14-20	16	11-18	13
반사 (%, 가시 내측)	11-18	13	14-20	16
명암계수 (S.C.)	0.45-0.60	0.53	0.55-0.69	0.63
태양열감도계수	0.38-0.58	0.45	0.47-0.60	0.55
U (겨울) [BTU/ft₂/hr/℉]	0.23-0.28	0.25	0.23-0.28	0.25
U (여름) [BTU/ft₂/hr/℉]	0.23-0.28	0.25	0.23-0.28	0.25
상대열감도[BTU/ft₂/hr/℉]	90-120	110	110-150	130

이 점에서, 어떤 정해진 실시양태들에 있어의 정형적 반사율과 색 좌표들은 외측에서나 내측에서 보았을 경우 하기의 범위:

외 측 내 측

R_GY, 약 14 내지 20 R_FY, 약 11 내지 18

a_h, 약 -2 내지 +.2 a_h, 약 0 내지 +4

b_h, 약 0 내지 -10 b_h, 약 0 내지 -10

로 나뉘며, 가시 투과율은 적어도 61%, 바람직하게 적어도 63%이다.

상기의 특성에 더하여, 전술의 특별히 우선하는 다섯 층 체계가 도 1에 묘사된 어떤 정해진(위에 든 특별히 우선하는 두께들을 사용하는) 우선 실시양태들에 있어서, 그러한 체계가 아르곤으로 채워진 폭 1/2의 체임버 (20)을 가진 IG 유닛에 사용된다면, 캘리포니아 버클리의 로렌스 버클리 연구소의 WINDOW 4.1로 알려진 소프트웨어 프로그램에 의해; 또 게다가, (1) 가시 및 태양 투과율; (2) 필름측과 유리측의 태양반사에 대한 입력 데이터를 얻는 히타치 광전분광광도계; 및 (3) 방사율을 측정하는 벡맨 적외선 광전분광광도계를 이용하여, 그들 특성을 계산하는 경우, 하기의 성능특성들을 달성한다. WINDOW 4.1 프로그램, 1988-1994는 캘리포나아 대학 평의회의, 창 제작물 열분석 프로그램 제하의 저작권 프로그램이다.

성능 특성	벽 (24)	벽 (26)
T_가시	66	66
R_{가시, 외측}	15	12
R_{가시, 내측}	12	15
T_태양	41	41
R_태양	34	35
명암 계수	0.51	0.63
태양열 감도 계수	0.44	0.54
U_겨울	0.26	0.26
U_여름	0.25	0.25
E_n	0.06	0.06
E_h	0.07	0.07
상대 열 감도	105	129
R (옴/_sq)	4.7	4.7
색 (단일체의 시트, 헌터 C광원 10°관측장치)
Ty	70.9
a_h	-2.4
b_h	6.4
R_GY (외측)	10.2
a_h	0.4
b_h	-4.7
R_fY (내측)	4.6
a_h	6.5
b_h	-15.8

하기의 성능 특성은, 같은 기법의 측정을 이용하는 같은 방법으로, (위에 든 특별히 우선하는 두께들을 이용하는) 도 1A에 묘사된 특별히 우선하는 여섯 층 체계가 아래에 기재된 바와 같이, 벽 (24)나 벽 (26)(도 2)의 층 체계인 경우, 상술의 체계에 달성된다:

성능 특성	벽 (24)	벽 (26)
T_가시	70	70
R_{가시, 외측}	16	13
R_{가시, 내측}	13	16
T_태양	42	42
R_태양	31	33
음영 계수	0.53	0.63
태양열 감도 계수	0.45	0.55
U_겨울	0.25	0.25
U_여름	0.24	0.24
E_n	.05	.05
E_h	.06	.06
상대 열 감도	110	130
R (옴/_sq)	4.8	4.8
색 (단일체의 시트, 헌터 C광원 10°관측장치)
Ty	76.2
a_h	-2.7
b_h	3.1
R_GY (외측)	11.0
a_h	2.3
b_h	-8.8
R_fY (내측)	6.0
a_h	5.4
b_h	-17.5

이들 두 실시양태들에 있어서, 단일체의 유리 시트는, 화학적 내구성을 결정짓기 위한 비등시험과 기계적 내구성을 결정짓기 위한 상술의 패시픽 사이언티픽 마멸시험기의 양자의 시험을 할 수도 있다.

스테인레스 강을 이용한 특정 실시예들

도 1과 도 1A 양자의 적층을 형성함에 에어코 ILS-1600 연구 코터를 사용하였다. 이 코터는 셋이나 넷의 표적들(넷이 표적인 경우, 둘은 적어도 c-mag, 예를 들어, Si 및 Ti로 있어야 한다)을 채용하는 능력을 가지고 있다. 여기서, 도 1A의 실시양태에 관해서, 음극 #1은 티탄이고; 음극 #2는 5%의 Al과 6%의 #316 스테인레스 강이 혼합된 실리콘이고; 음극 #3은 은이며; 음극 #4는 니크롬(중량 80/20 Ni/Cr)이다. 기술한 바와 같이, 음극 #1 및 #2는 c-mag 형태이어도 좋다. 도 1의 실시양태에 관해서는, 티탄 음극이 배제되며 타의 셋은 다름없이 남아있다.

둘의 층 퇴적을 두께 0.087 인치의 소다-석화-실리카 플로트 유리의 단일체의, 투명 유리시트에 형성한다. 하기의 코터 장치들을 사용한다:

(다섯 층 체계 - 도 1)

층	재 료	N₂％	Ar％	압 력(Torr)	음 극전 력	음 극전 압	음 극암페아	％라인속 도	통과수
1	Silicon	50	50	4.0×10^-4	4.9KW	483V	10.5A	42.5	9
2	Nichrome	50	50	3.1×10^-4	0.7KW	387V	2.0A	100	1
3	Silver	50	50	5.7×10^-4	5.0KW	498V	5.0A	100	1
4	Nichrome	50	50	3.1×10^-4	0.3KW	344V	1.0A	100	1
5	silicon	50	50	4.0×10^-4	4.9KW	483V	10.5A	45	11

(여섯 층 체계 - 도 1A)

층	재 료	N₂sccm	Arsccm	O₂sccm	압 력(Torr)	음 극전 력	음 극전 압	음 극암페아	％라인속 도	통과수
1	Titanium	0	45	15	2.0×10^-3	5KW	580V	8.8A	45	13
2	silicon	80	20	0	2.0×10^-3	3.5KW	550V	6.4A	45	1
3	Nichrome	80	20	0	2.0×10^-3	0.9KW	391V	2.2A	100	1
4	Silver	0	100	0	2.0×10^-3	4.4KW	479V	9.4A	100	1
5	Nichrome	80	20	0	2.0×10^-3	0.3KW	332V	1.0A	100	1
6	Silicon	80	20	0	2.0×10^-3	3.5KW	550V	6.4A	45	5

상기 설명의 n k 기법에 의해 측정한 두께들은 다음과 같다:

(다섯 층 체계 - 도 1) (여섯 층 체계 - 도 1A)

층 (Å) 층 (Å)

UC 225

a 450 a' 50

b 21 b' 21

c 155 c' 166

d 7 d' 7

e 550 e' 450.

각 체계의 광학적 및 전기적 특성은 다음과 같다:

(다섯 층 체계 - 도 1)

유리 측 필름 측

R_GY, 10.2 R_fY, 4.6

a_h, 0.4 a_h, 6.5

b_h, -4.7 b_h, -15.8

가시 투과율, 70.9

a_h, -2.4

b_h, 6.4

전기적

R_s, 4.7

E_n, 0.06

E_h, 0.07

(여섯 층 체계 - 도 1A)

유리 측 필름 측

R_GY, 11.0 R_fY, 6.0

a_h, 2.3 a_h, 5.4

b_h, -8.8 b_h, -17.5

가시 투과율, 76.2

a_h, -2.4

b_h, 6.4

전기적

R_s, 4.7

E_n, 0.05

E_h, 0.06

이들 둘의 층 체계를, 위에 기술한 바와 같이, 도 2에 보인 형식〔벽 (24) 에 코팅, 1/2 아르곤 절연 체임버 또는 진공 체임버〕의 IG 유닛으로 각각 형성한다. 그의 광학적, 열적, 및 전기적 특성들은 (상기의 WINDOW 4.1 기법을 적용함에 의하여):

여섯 층 다섯 층

RY_외측, 15.5 15.0

a_h-0.2 -1.9

b_h-2.6 -1.0

RY_내측, 12.6 11.5

a_h0.9 2.0

b_h-5.6 -4.9

가시 투과율 70.0 66.0

a_h-2.4 -2.1

b_h1.5 4.8

겨울 U값 0.25 (아르곤 체임버), .26

0.05 (진공 체임버) ---

R 값 4 (아르곤 체임버), 3.85

20 (진공 체임버) ---

음영 계수 0.53 0.51

R_s4.8 4.7

E_n0.05 0.06

E_h0.06 0.07

이다.

스테인레스 강 (및/또는 TiO₂언더코트)의 광학적 및 전기적 특성에 미치는 영향은, (6 중량%의 #316 스테인레스 강을 가진) 상기 다섯 층 체계 특성과 나중 제공된 본 발명의 TiO₂언더코트의 본 발명의 여섯 층 실시예들을, 같은 셋의 표적을 사용하는 사실상 같은 두께의 이중의 다섯 층 체계와, 단지 그에 혼합된 어떤 스테인레스 강이나 TiO₂의 언더코트 없이 5% Al로 도프된 Si 표적을 이용하는 이중의 체계로, 비교함에 의하여 입증된다. 여기서, 이중의, 무스테인레스 강의, 무TiO₂언더코트의 층 체계에 대한 코터장치들은 아래와 같다:

층	재 료	N₂％	Ar％	압 력(Torr)	음 극전 력	음 극전 압	음 극암페아	％라인속 도	통과수
1	Silicon	80	20	2.0×10^-3	244KW	429V	569A	175	1
2	Nichrome	80	20	2.0×10^-3	1.16KW	312V	3.7A	175	1
3	Silver	80	100	2.0×10^-3	8.6KW	382V	22.5A	175	1
4	Nichrome	80	20	2.0×10^-3	0.4KW	350V	1.1A	175	1
5	silicon	80	20	2.0×10^-3	322KW	394V	817A	175	1

스테인레스 강이 없는 이 이중의 (동일 유리 기판 상의) 단일체의 다섯 층 체계의 광학적 및 전기적 특성등은:

유리 측 필름 측

R_GY, 약 13.9 R_fY, 약 7.9

a_h, 약 0.2 a_h, 약 5.3

b_h, 약 -6.9 b_h, 약 -16.4

가시 투과율, 70.7

a_h, -2.7

b_h, 4.7

전기적

R_s, 5.2 옴/sq

E_n, 0.07

E_h, 0.08

이다.

알 수 있는 바와 같이(또 아래에 더 보인 바와 같이), 스테인레스 강 및/또는 TiO₂언더코트의 이용은 유리물품의 특성, 특히 E 값을 낮추는 데 중대한 개량을 창출하며, 그 것은, 본 발명의 TiO₂/스테인레스 강 양상들을 조합한 여섯 층 체계의 경우에, 한층 더 낮다.

더 비교하고, 또 본 발명의 상기의 둘의 실시양태의 특성들과 대비하기 위하여 상기의 WINDOW 4.1 기법(1/2 아르곤 체임버)을 전술의 선행기술의 상업적 IG 산물 Cardinal -171에 적용함으로써 아래의 특성들이 있다.

성능 특성	벽 (24)	벽 (26)
T_가시	73	73
R_{가시, 외측}	11	12
R_{가시, 내측}	12	11
T_태양	41	41
R_태양	33	36
음영 계수	0.52	0.62
태양열 감도 계수	0.443	0.531
U_겨울	0.25	0.25
U_여름	0.24	0.24
E_n	0 051	0.051
E_h	0.060	0.060
상대 열 감도	106	127
R (옴/_sq)	3.27	3.27
색 (h) 헌터, C 광원 10°관측장치 (단일체의 시트)
Ty	80.7
a_h	-1.26
b_h	+2.62
R_GY	5.98
a_h	+2.37
b_h	-5.68
R_FY	4.90
a_h	-2.01
b_h	0.60

이 점에서, 이 Cardinal - 171 IG 산물이 시장에서 의미심장한 상업적 수용성을 달성하였다는 것을 지적하게 된다. 그의 결점들은 그의 화학적 및 기계적 내구성의 부족과 비열처리가능성이다. 그의 정확한 층 적층 체계는 알려져 있지 않다. 그러나, 전술한 미국특허 제 5,302,449 호에 기재된 것과 일치하는 것으로 믿어진다.

실시예들 (무 스테인레스 강/TiO ₂ 언더코트)

미국특허 제5,376,455호의 도 2에 일반적으로 예증된 바와 같이 (또 미국특허 제4,356,073 및 4,422,916 호에 일반적으로 기재된 바와 같이) 구역으로 나뉜 에어코 사 스퍼터 코터를 사용하여 투명의 플로트 유리에 둘의 무스테인레스 강 함유 층 체계를 형성하였다. 형성된 그 층 체계는 도 1A에 도시돼 있다. 그러나, 실시예 A는 비열처리가능한 한편, 실시예 B는 열처리가능하다. 양자 모두 사실상 화학량론적 TiO₂의 언더코트를 가지고 있다.

실시예 A(비열처리가능)에 있어서, 라인 속도는 170 인치/분이었으며 실제량의 CrN_x(즉, 질화크롬)을 창생하기 위하여 둘의 니크롬 층들(중량 80/20 Ni/Cr)의 형성을 은과 같은 코터 지대의 질소/아르곤 분위기에서 행하였다. 다른 한편, 실시예 B(열처리가능)에 있어서는, 라인 속도가 194 인치/분이었으며 둘의 니크롬 층(중량 80/20 Ni/Cr)의 형성을, 은과 같은 코터 지대에서, 그러나 여기서는 어떤 중대한 양의 질화크롬의 형성되는 것을 방지하기 위하여, 사실상 100% 아르곤 분위기에서 행하였다. 작용의 변수들은 아래와 같았다.

실 시 예 A

실 시 예 B

그렇게 형성된 코팅은 도 1A를 참조하여, 다음과 같은 층 두께들을 가지었다:

층 실시예 A (두께 Å) 실시예 B (두께 Å)

UC 224 224

a' 45 100

b' 21 30

c' 166 140

d' 7 15

e' 480 480

광학적 및 열적 특성들을, 단일체의 시트(광원 C, 10°관측장치)에 대해서와 둘의 상기 시트로 된 그들 간에 1/2 아르곤 충전 공간을 가진 IG 유닛에 대하여 산정하였다(후자의 특성은 위에 기술한 바와 같이 Widow 4.1 기법에 의해 산정). IG 유닛의 층 체계는 도 2를 참조하여 그 I.G. 유닛의 내 표면 (24) 상의 층 (22)였다. 그 특성들은:

실시예 A (비열처리가능)

(광원 C, 10°관측장치, 헌터)

(일체식 2.3 mm 투명)

TY 74.72 GY 12.49 FY 7.90 R_s=4.28 옴/sq.

a_h-3.73 a_h2.82 a_h6.86

b_h1.48 b_h-5.19 b_h-13.51

E_n0.03

E_n0.04

(I.G. 유닛)

TY 69.5 GY 16.9 FY 15.4

a_h-4.83 a_h3.19 a_h7.91

b_h4.71 b_h-4.27 b_h-11.06

I.G. 유닛(열적 성능)

(2.3mm 유리 시트/1/2아르곤

충전 공간/2.3mm 유리 시트)

T_태양37.9

R_태양40.1

음영계수 0.48

상대 열 증가 99

U값 (겨울) 0.24

U값 (여름) 0.23

실시예 B (열처리가능)

가시

광학적 특성

(광원'C', 10°관측장치, 헌터)

단일체의 (3.1mm, 투명)

열처리 전

TY 72.61 GY 10.67 FY 4.08 R_s=6.67 옴/sq.

a_h-2.60 a_h-1.23 a_h4.63

b_h0.05 b_h-3.07 b_h-15.16

E_n0.07

E_n0.08

열처리 후 ^*

TY 74.09 GY 12.26 FY 6.68 R_s=5.09 옴/sq.

a_h-2.95 a_h0.26 a_h3.42 E_n=0.06

b_h0.77 b_h-6.88 b_h-14.49 E_n=0.08

(*665℃에서 16 분 램프 사이클 간

피복의 시트를 가열)

절연 후 (3.1mm/1/2 Ar/3.1mm)

TY 66.1 GY 15.9 FY 13.8

a_h-3.70 a_h1.05 a_h3.14

b_h0.36 b_h-3.60 b_h-4.77

I.G. 유닛(열적 성능)

(3.1mm 유리 시트/1/2아르곤 충전 공간/3.1mm 유리 시트)

T_태양38.4

R_태양31.3

음영계수 0.49

상대 열 증가 102

U값 (겨울) 0.26

U값 (여름) 0.25

본 발명의 결과들을 이미 상업적으로 받아들여진 상기의 Cardinal-171의 그것들과 비교함에 의하여 알 수 있는 바와 같이, 주제 발명은 중대하게 다르며 비용이 적게드는 층 체계를 이용하여 고수준의 경쟁력을 성취하였다. 예를 들어, Cardinal 산물이 주제 발명의 어떤 일정한 실시양태들보다 약간 높은 가시 투과율 (73% 대 70%)을 달성하지만, 이 70% 값은 좋이 수용가능한 수준 내에 있을 뿐아니라, 위에 설명한 바와 같이 낮은 음영 계수들인 경우 (예를 들어, 공조 비용을 감소하는 데) 바람직하며, 이 70%는 73% 보다 상업적으로 더 바람직하다. 게다가, 특히 중대한 것은, (상기에 입증된 바와 같이) 열 처리가능성은 물론, 본 발명의 보다 높은 화학적 및 기계적 내구성의 성취이다. 양자의 산물들은 매우 낮은 방사율 및 사실상 같으며 우수한 U값을 가지고 있다.

U_겨울, R값 등등 따위의, 여기에 미리 정의하지 않은 상기 참조의 IG 성능특성에 관하여, 그러한 용어들은 기술분야에 잘 이해돼 있으며 그들의 수용의 의미에 따라 여기에 사용된다. 예를 들면, U값은 IG 체계의 절연성의 정도이다. U_겨울과 U_여름은 WINDOW 4.1 소프트웨어에 적용된 표준, NFRC 100-91(1991)에 의하여 결정된다. 음영 계수(S.C.)는 우선 태양 열 증가 계수를 산정하여 0.87로 나눔에 의하여, NFRC 200-93(1993)에 따라 산정된다. 상대 열 증가는 이 같은 NFRC 2 00-93 절차에 의하여 산정된다.T_태양은 UV, 가시, 및 IR 투과율의 알려진 조합인, 합계 태양 에너지 투과율을 의미한다. R_태양도 비슷하여, UV, 가시 및 IR 반사율의 알려진 조합인, 합계 태양 반사율을 의미한다.

도 3은, 주제 발명을 채용하여도 좋은 여러가지 문들을 가진 전형적 가족 주거 (28)의 부분적 개략도이다. 예를 들면, 윈도 (30)은 본 발명의 층 적층을 가진 단일체의 시트의 유리를 사용할 수도 있고, 도 2에 예증한 바와 같은 본 발명의 IG 유닛을 스톰 윈도로서 사용할 수도 있다. 마찬가지로, 정문 판 (36)은 물론 슬라이딩 벽 판 (32)나 비슬라이딩 벽 판 (34)를 단일체의 유리 시트로서나 IG 유닛으로서, 본 발명을 이용함에 의하여 그와 같이 건축할 수도 있다.

도 4는 전형적 두 창유리의 IG 유닛 적층의, 밀봉하기 전의 개략적 설명도이다. 이 그림에서, 예적층(prestack)은 유리 비드들에 의하여 선택된 거리(예를 들어, 0.1mm)를 격리한 둘의 전형적, 투명 플로트 유리 시트들 (31 및 33)을 사용한다. 위 시트 (31)보다 약간 큰 치수의 아래 시트 (33)은 그의 내측 평면이 본 발명에 따라 스퍼터 피복된 층 체게 (37)을 가지고 있다(선택적으로, 시트 (31)의 내측 평면이 층 코팅에 사용되어도 좋다). 다음, 종래의 밀봉제 (39)(예를 들어, 저융해 세라믹)를, 큰 시트 (33)에 작은 시트 (31)을 중심에 오게 함에 의하여 형성된 주변 구역 (41)에 마련한다.

종래의 방식에 있어서는, 충분한 열(예를 들어, 약 500℃)을 적용하여 밀봉제 (39)가 흘러 나오게 하여 절연 체임버 (43)을 만들어 내게 된다. 이 과정중에 진공이 적용되어 경제적으로 실행할 수 있을 만큼 많은 공기와 수증기를 제거하게 되며, 또 임의로 진공을 남기거나 공기와 수증기를 아르곤 따위의 불활성 가스로 바꾸어 놓게 된다. 대체 기법에 있어서는 유리의 가장자리들을, 밀봉제를 이용하기 보다는 화염 밀봉한다. 어느 경우에나, 밀봉하고 수증기를 몰아내는 데는 열이 적용되어야 한다. 그러므로 본 발명의 열처리가능의 실시양태들은 도 4에 보인 형식의 IG 유닛들에 독특한 적응성을 제공한다는 점에서, 층 체계가 그의 바람직한 특성에 역영향을 미침이 없이 밀봉중 사용되는 열을 이겨낼 수 있음에 틀림이 없다.

게다가, 또 다른 대안에서는, 진공과정을 이용하지 않으며 체임버을 위한 1/2 격리를, 각종의 알려진 종래의 기법들로 실행한다. 그러한 과정에서는 격리 체임버를, 공기와 나타날지도 모를 어떤 수증기(즉, 습기 또는 수분)을 제거하기 위하여 보통 아르곤으로 채운다.

일단 상기의 개시만 있으면 숙련의 기술인에게는 많은 타의 용모와, 변경 및 개량이 분명해질 것이다. 따라서 그러한 타의 용모, 변경 및 개량을 본 발명의 일부로 생각하며 그 범위는 하기의 특허청구의 범위에 의하여 정해지게 된다.

본 발명은, 매우 낮은 방사율 값을 나타내며 색이 사실상 우중충한, 유리 기판에 대한 피복 체계로서, Si₃N₄/NiCr/Ag/NiCr/Si₃N₄의 매우 유리한 층 체계를 이용하여 이 층 체계를

1. 스테인레스 강을 Si₃N₄층들과 혼합하거나;

2. 유리 기판과 제 1의 Si₃N₄과의 하이에 TiO₂의 언더코트 층을 채용하거나; 또는

3. 1)과 2)의 양자의 조합,

의 셋의 기본적, 선택적 방법들 중의 하나로 변경함에 의하여 우량한 피복의 층 체계를 달성하며, 또 적당한 두께들의 층 코팅의 선택으로 열처리가능은 물론, 높은 화학적 및 기계적 내구성을 성취하는 효과가 있다.

Claims

그의 평면 표면을 가진 유리 기판으로 이루어지고, 유리로부터 외향으로 층 체계가:

Si₃N₄의 제1의 층;

니켈 또는 니크롬의 제1의 층;

은의 층;

니켈 또는 니크롬의 제2의 층; 및

Si₃N₄의 제2의 층,

을 포함하고,

(a) 약 0.5 - 15 중량%의 스테인레스 강을 포함하는 적어도 하나의 상기 Si₃N₄층, (b) TiO₂의 언더코트 층, 및 (c) 그의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 개량과, 그리고 ,

상기 유리 기판이 약 2mm - 6mm의 두께를 가지는 경우, 상기 비열처리 피복의 유리 기판은 약 0.06 미만의 정상 방상율(E_n), 약 0.08 미만의 반구 방사율(E_h), 약 7.0 옴/sq. 미만의 시트 저항(R_s)을 가지며 유리 측에서 보았을 경우 사실상 우중충한 가시 반사의 색을 가지는,

스퍼터피복의 유리 물품.
제 1 항에 있어서,

상기 피복의 유리 기판이 적어도 약 70%의 가시 투과율을 가지고 있는 스퍼터피복의 유리 물품
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 및 제 2의 Si₃N₄층들이 각각의 상기 층들의 약 0.5-15 중량%의 양의 스테인레스 강을 포함하고 있는 스퍼터피복의 유리 물품.
제 3 항에 있어서,

상기 층 체계가 TiO₂의 언더코트 층을 내포하지 않는 스퍼터피복의 유리 물품.
제 3 항에 있어서,

상기 층 체계가 TiO₂의 언더코트 층을 내포하는 스퍼터피복의 유리 물품
제 1 항에 있어서,

상기 층 체계가 TiO₂의 언더코트 층을 포함하고 상기 제 1 및 제 2의 Si₃N₄층들이 스테인레스 강이 사실상없으며, 상기 유리 기판이 약 2mm-6mm의 두께인 경우, 그 피복의 유리 기판이 약 0.04 이하의 정상 방사율(E_n), 약 0.05 이하의 반구 방사율(E_h), 및 약 5.0 옴/sq 이하의 시트 저항(R_s)을 가지는 스퍼터피복의 유리 물품.
제 3, 4, 5, 또는 6 항에 있어서,

상기 물품이 열처리가능한 스퍼터피복의 유리 물품.
제 3, 4, 5, 또는 6 항에 있어서,

상기 물품이 화학적으로 또 기계적으로 내구력이 있는 스퍼터피복의 유리 물품.
제 1 항에 있어서,

상기 층 체계가 유리로부터 외향으로, 하기의 층들과 대략의 두께를 포함하고 있는 스퍼터피복의 유리 물품:

층 두께 Å

Si₃N₄20-600

NiCr 7-100

Ag 75-250

NiCr 7-50

Si₃N₄20-600
제 9 항에 있어서,

상기 층 체계가 약 100Å 내지 400Å의 두께의 TiO₂의 언더코트 층을 포함하고 있는 스퍼터피복의 유리 물품.
제 9 항에 있어서,

상기 Si₃N₄층들의 각각이 약 0.5 - 15 중량%의 두께의스테인레스 강을 포함하고 있는 스퍼터피복의 유리 물품.
제 11 항에 있어서,

상기 층 체계가 약 100Å 내지 400Å의 두께의 TiO₂의 언더코트 층을 포함하고 있는 스퍼터피복의 유리 물품.
제 9 항에 있어서,

상기 NiCr 층들은 질화규소가 사실상 없으며 상기 체계는 조질가능한 스퍼터피복의 유리 물품.
제 9 항에 있어서,

상기 유리 기판이 약 0.05 이하의 정상 방사율(E_n), 약 0.06 이하의 반구 방사율(E_h), 및 약 5.0 옴/sq 이하의 시트 저항(R_s)을 가지고 있는 스퍼터피복의 유리 물품.
그의 평면 표면을 가진 유리 기판으로 이루어지고, 유리로부터 외향으로, 층 체계가:

Si₃N₄의 제1의 층;

니켈 또는 니크롬의 제1의 층;

은의 층;

니켈 또는 니크롬의 제2의 층; 및

Si₃N₄의 제2의 층,

을 포함하고; Si₃N₄의 상기 층들의 적어도 하나가 상기 층의 약 0.5-15 중량%의 양의 스테인레스 강을 더 포함하는,

스퍼터피복의, 열처리가능의, 유리 물품.
제 15 항에 있어서,

상기 층들의 두께가:

상기 Si₃N₄의 제1의 층이, 약 200Å 내지 600Å;

상기 니켈 또는 니크롬의 제1의 층이, 약 7Å 내지 100Å;

상기 은의 층이, 약 115Å 내지 190Å;

상기 니켈 또는 니크롬의 제2의 층이, 약 7Å 내지 50Å; 그리고

상기 Si₃N₄의 제2의 층이, 약 50Å 내지 600Å인,

스퍼터피복의, 열처리가능의, 유리 물품.
제 16 항에 있어서,

상기 물품이 적어도 약 70%의 가시 투과율, 약 0.06 이하의 E_n, 그리고 약 0.07 이하의 E_h를 가지며 상기 층 체계가 기계적 및 화학적 내구력이 있으며 유리측에서 보았을 경우 사실상 우중충한 가시 반사의 색을 가지는 스퍼터피복의, 열처리가능의, 유리 물품.
제 15 항에 있어서,

상기 층 체계가, 약 100Å 내지 400Å의 두께의 TiO₂의 언더코트 층을 더 포함하고 있는 스퍼터피복의 유리 물품.
그의 평면 표면을 가진 유리 기판으로 이루어지고, 유리로부터 외향으로, 층 체계가:

TiO₂의 언더코트 층;

Si₃N₄의 제1의 층;

니켈 또는 니크롬의 제1의 층;

은의 층;

니켈 또는 니크롬의 제2의 층; 및

Si₃N₄의 제2의 층,

을 포함하고; Si₃N₄의 상기 층들은 스테인레스 강이 사실상 없는,

스퍼터피복의 유리 물품.
제 19 항에 있어서,

니켈 또는 니크롬의 상기 층들은 질화크롬이 사실상 없는 스퍼터피복의, 열처리가능의, 유리 물품.
제 19 항에 있어서,

상기 층들의 두께가:

상기 TiO₂의 어더코트 층이, 약 20Å 내지 150Å;

상기 Si₃N₄의 제1의 층이, 약 200Å 내지 600Å;

상기 니켈 또는 니크롬의 제1의 층이, 약 7Å 내지 100Å;

상기 은의 층이, 약 75Å 내지 250Å;

상기 니켈 또는 니크롬의 제2의 층이, 약 7Å 내지 50Å; 그리고

상기 Si₃N₄의 제2의 층이, 약 50Å 내지 600Å인,

스퍼터피복의 유리 물품.
제 20 항에 있어서,

상기 층 체계가 조질가능하고, 기계적 및 화학적 내구력이 있고; 상기 물품이 적어도 약 70%의 가시 투과율, 약 0.06 이하의 E_n, 그리고 약 0.07 이하의 E_h를 가지며 상기 물품이 유리측에서 보았을 경우 사실상 우중충한 가시 반사의 색을 가지는 스퍼터피복의 유리 물품.
그의 평면 표면을 가진 유리 기판으로 이루어지고, 유리로부터 외향으로, 층 체계가 본래는 대략 하기의 두께들로 이루어져 가지고 있고:

층 두 께 Å

Si₃N₄400-500

NiCr 7-30

Ag 140-170

NiCr 7-15

Si₃N₄400-600

또 상기 Si₃N₄의 층들이 각각의 상시 층의 0.5-15 중량%의 양의 스테인레스 강을 포함하고 있는, 스퍼터피복의 유리 물품.
제 23 항에 있어서,

상기 물품이 열처리가능한 스퍼터피복의 유리 물품.
제 24 항에 있어서,

층들 (a)와 (e)의 상기 스테인레스 강은 각 층의 약 6 중량%의 양인 스퍼터피복의 유리 물품.
제 25 항에 있어서,

상기 층들 (b)와 (d)가 질화크롬을 함유하며 상기 스테인레스 강이 질화크롬을 함유하는 스퍼터피복의 유리 물품.
제 26 항에 있어서,

상기 스테인레스 강이 No. 316 스테인레스 강인 스퍼터피복의 유리 물품.
제 23 항에 있어서,

그의 표면들 중의 하나애 상기 층 체계를 가진 상기 유리 기판이 하기의 특성을 가지고 있는 스퍼터피복의 유리 물품:

유리 측

R_GY가 약 8 내지 18

a_h가 약 -3 내지 +3

b_h가 약 0 내지 -15

필름 측

R_FY가 약 4 내지 15

a_h가 약 0 내지 +8

b_h가 약 -5 내지 -20

다만 RY는 반사율이며 a_h와 b_h는 헌터 장치, 광원 C, 10°관측기에서 측정한 때의 색 좌표들이다.
제 28 항에 있어서,

유리 측과 필름 측 특성들이:

유리 측

R_GY가 약 9 내지 15

a_h가 약 -1 내지 +3

b_h가 약 -2 내지 -10

필름 측

R_FY가 약 4 내지 10

a_h가 약 +3 내지 +7

b_h가 약 -10 내지 -20

인 스퍼터피복의 유리 물품.
제 23 항에 있어서,

상기 피복 유리 기판의 상기 가시 투과율이 약 74%-76%인 스퍼터피복의 유리 물품.
적어도 둘의 사실상 평행의, 사이띄인 유리의 시트들로 이루어져 적어도 하나의 유리 시트가청구항 23에 따른스퍼터피복의 유리인 절연 유리 유닛.
제 31 항에 있어서,

상기 유리의 두 시트들은 그들의 주변 가장자리에서 함께 밀봉되어 그들 사이에 절연 체임버를 형성하게 되고, 상기 층 체계는 상기 절연 체임버 내의 상기 유리시트들의 하나의 표면에 위치되며, 반사율과 색 특성이 외측에서 보았을 경우:

R_GY 약 14 내지 20

a_h약 -2 내지 +2

b_h가 약 0 내지 -10

이고 내측에서 보았을 경우:

R_FY 약 11 내지 18

a_h가 약 0 내지 +4

b_h가 약 0 내지 -10

며 가시 투과율이 적어도 약 61%인 정련 유리 유닛.
제 32 항에 있어서,

상기 유닛이 절연 유리 윈도, 도어 또는 벽이고 가시 투과율이 적어도 약 63%이며 상기 층 체계가 열처리가능인 절연 유리 유닛.
상기 층 체계가 대략 하기의 두께들을 가지고 있고:

층 두께 Å

Si₃N₄450

NiCr 20

Ag 155

NiCr 7

Si₃N₄550

또 물품은 화학적 및 기계적 내구력이 있으며 적어도 약 70%의 가시 투과율을 가지고 있는 스퍼터피복의 유리 물품.
그의 평면 표면을 가진 유리 기판으로 이루어지고, 유리로부터 외향으로, 층 체계가 본래는 대략 하기의 두께들로 이루어져 가지고 있는 스퍼터피복의 유리 물품

층 두 께 Å

TiO₂100-400

Si₃N₄400-500

NiCr 7-30

Ag 140-170

NiCr 7-15

Si₃N₄400-600.
제 35 항에 있어서,

상기 NiCr의 층들이 실제량의 질화크롬을 포함하고 있는 스퍼터피복의 유리 물품.
제 36 항에 있어서,

상기 층들이 대략 하기의 두께들을 가지고 있고:

TiO₂200-250

Si₃N₄40-110

NiCr 7-30

Ag 150-180

NiCr 7-15

Si₃N₄400-500.

또 상기 층 체계가 약 0.05 이하의 E_n와 약 0.06 이하의 E_h를 가지고 있는 스퍼터피복의 유리 물품.
그의 평면 표면을 가진 유리 기판으로 이루어지고, 유리로부터 외향으로, 층 체계가 본래는 대략 하기의 두께들로 이루어져 가지고 있는 스퍼터피복의, 열처리가능의 유리 물품

층 두 께 Å

TiO₂100-400

Si₃N_{4 2}0-500

NiCr 7-100

Ag 72-250

NiCr 7-50

Si₃N₄50-600.
제 38 항에 있어서,

상기 NiCr의 층들이 질화크롬이 사실상 없는 스퍼터피복의, 열처리가능의 유리 물품.
제 39 항에 있어서,

상기 층들이 대략 하기의 두께들을 가지고 있는 스퍼터피복의, 열처리가능의 유리 물품.

TiO₂180-250

Si₃N₄90-150

NiCr 20-30

Ag 130-150

NiCr 10-20

Si₃N₄450-500.
적어도 둘의 사실상 평행의, 그들의 주변 가장자리에서 함께 밀봉된 사이띄인 유리의 시트들로 이루어져 그들 사이에 절연 체임버를 형성하고, 상기 유리 시트들의 적어도 하나가청구항 35에 따른스퍼터피복의 유리 시트이며 상기 층 체계가 상기 절연 체임버 내에 위치돼 있는 절연 유리 유닛.
적어도 둘의 사실상 평행의, 그들의 주변 가장자리에서 함께 밀봉된 사이띄인 유리의 시트들로 이루어져 그들 사이에 사실상 공기없는 절연 체임버를 형성하고, 상기 유리 시트들의 적어도 하나가청구항 37에 따른스퍼터피복의 유리 시트이며 상기 층 체계가 상기 절연 체임버 내에 위치돼 있는 절연 유리 유닛.
적어도 둘의 사실상 평행의, 그들의 주변 가장자리에서 함께 밀봉된 사이띄인 유리의 시트들로 이루어져 그들 사이에 사실상 공기없는 절연 체임버를 형성하고, 상기 유리 시트들의 적어도 하나가청구항 38에 따른스퍼터피복의 유리 시트이며 상기 층 체계가 상기 절연 체임버 내에 위치돼 있는 절연 유리 유닛.
적어도 둘의 사실상 평행의, 그들의 주변 가장자리에서 함께 밀봉된 사이띄인 유리의 시트들로 이루어져 그들 사이에 절연 체임버를 형성하고, 상기 유리 시트들의 적어도 하나가청구항 40에 따른스퍼터피복의 유리 시트이며 상기 층 체계가 상기 절연 체임버 내에 위치돼 있는 절연 유리 유닛.
그들의 주변 가장자리에서 상호에 밀봉된 적어도 둘의 유리 시트들로 이루어져 그들 사이에 적어도 하나의 절연 체임버를 형성하는 절연 유리 유닛을 제조하는 방법에 있어서, 상기 방법이 상기 유리 시트들을 떨어져 띄이고 상기 시트들을 상승된 온도에서 가열하며, 상기 시트들의 가장자리를 상기 상승된 온도 이상에서 상호에 밀봉하는 단계들을 포함하고, 개량이 상기청구항 7의상기 스퍼터피복의 유리 물품을, 상기 유리 시트들의 적어도 하나로서 이용하는 것을 함유하여, 그의 상기 층 체계가 상기 절연 체임버 내에 있게 배치되는, 방법.
제 45 항에 있어서,

적어도 하나의 상기 유리 시트가 청구항 24에 따른 스퍼터피복의 유리 물품인 방법.
제 45 항에 있어서,

적어도 하나의 상기 유리 시트가 청구항 38에 따른 스퍼터피복의 유리 물품인 방법.